Термодинамика, второй закон классическая

Физический смысл этого неравенства разъясняется в статистической термодинамике и более детально рассматривается в гл. X. В классической термодинамике оно только устанавливается. В общем случае математическим выражением второго закона термодинамики служит уравнение [c.21]

В основе несколько иного подхода, развиваемого Мак-Кларом [27— 29], лежит представление о том, что второй закон термодинамики не является, как это обычно считают, статистическим. Если его соответствующим образом сформулировать, он может быть применим и к бактериям, обладающим единственной молекулой ДНК. Следовательно, классическая термодинамика применима и к живым клеткам. Автор указывает, что характерной особенностью живых организмов, отличающей их от систем, которыми обычно занимается термодинамика, яв-ляется то, что все реакции в них протекают очень быстро. Например, в случае превращения внутримолекулярной энергии в мышцах в механическую энергию очень важно, чтобы процесс совершался достаточно быстро и энергия не успевала рассеиваться в виде тепла. Мак-Клар> полагает, что для метаболических реакций большее значение имеет изменение энтальпии, нежели свободной энергии или энтропии. [c.233]

В настоящее время в термодинамике тепловое явление принято определять с помощью так называемого уравнения второго закона классической термодинамики Клаузиуса [c.271]

Анализ обш их свойств биологических систем на основе уравнения (У.2.3) помог объяснить внешнее противоречие между поведением организмов и вторым законом классической термодинамики. Действительно, рост и развитие организмов сопровождаются усложнением их организации и с точки зрения классической термодинамики выглядят как самопроизвольное уменьшение энтропии живых систем, что, конечно, явно противоречит второму закону. Однако это противоречие лишь кажуш ееся, поскольку направление самопроизвольных процессов определяется увеличением энтропии лишь для изолированных систем, а отнюдь не для открытых, какими являются биологические системы. В реальных условиях развитие организмов, сопровождаюш ееся уменьшением обш ей величины их энтропии, происходит при условии [c.125]

Непосредственное применение второго закона классической термодинамики к открытым системам, в которых протекают неравновесные процессы, встречает ряд трудностей. [c.123]

Иерархические уровни организации вещества бесконечны. На первом энергетическом уровне находятся элементарные частицы, на втором уровне -атомы, на третьем - молекулы и т.д. Согласно представлениям временных иерархий, развитой в физике Н.И. Боголюбовым и обобщенного Г.П. Гладышевым, для всех без исключения иерархических структур (выделенных по размерам и энергиям образования) [10] с уменьшением масштаба системы в иерархическом ряду, время жизни подсистемы уменьшается, время достижения системой равновесия (релаксации системы) уменьшается. Между близкими иерархическими уровнями, согласно представлениям Гладышева, внутри системы существует равновесие. Это дает возможность при моделировании системы применять законы классической равновесной термодинамики. [c.14]

Хорошо известно, что, после того как был сформулирован второй закон, классическая термодинамика по существу занимается изучением равновесных состояний [168]. За последние 20 лет наблюдалось бурное развитие термодинамики необратимых процессов, благодаря которой стало возможным приложение макроскопических методов к неравновесным системам (краткую историю Вопроса можно найти в работе [141]). Однако все эти методы [c.7]

Среди выведенных начал нет второго закона классической термодинамики Клаузиуса. Оказывается, природа его не знает. Следовательно, вместе с ним теряют силу и все его запреты, включая тепловую смерть мира, неосуществимость вечного двигателя второго рода, по терминологии В. Оствальда (вечного реального самопроизвольного движения с трением), невозможность практического использования теплоты одного источника (источника одной температуры) — земли, воды или воздуха, невозможность преобразования теплоты в работу [c.9]

Понятие термодинамической вероятности позволяет уточнить содержание второго закона термодинамики. В любом процессе изменяются микросостояния и термодинамическая вероятность системы. В статистической термодинамике предполагается, что процесс, приближающий систему к состоянию равновесия, соответствует переходу от менее вероятных состояний к более вероятным. Процесс, удаляющий систему от состояния равновесия, с точки зрения статистической термодинамики не является невозможным, а просто менее вероятным по сравнению с процессом, ведущим к равновесию. Таким образом, строго обязательная направленность самопроизвольных процессов, утверждаемая классической термодинамикой, заменяется представлением о статистическом характере второго закона термодинамики. Термодинамические утверждения, носящие категорический характер, например об обязательном возрастании энтропии в ходе самопроизвольного процесса в изолированной системе, приобретают смысл утверждений, определяющих наиболее вероятный ход процесса. [c.90]

Вторая работа принадлежит известному ленинградскому астроному Н. А. Козыреву. Еще в 1958 г. он писал ...время может совершать работу и производить энергию,. .. звезда черпает энергию из хода времени [50, с. 11]. Чтобы прийти к такому заключению, И. А. Козыреву пришлось высказать гипотезы о нарушении в природе первого и второго законов классической термодинамики. Трудно согласиться с возможностью нарушения закона сохранения энергии. Нелегко принять и такие сомнительные понятия и представления, как время втекает в систему через причину к следствию , течение времени — это не просто скорость, а линейная скорость поворота, который может происходить по часовой стрелке или против , плотность времени , воздействие времени не распространяется, а появляется всюду мгновенно , время является грандиозным потоком, охватывающим все материальные системы Вселенной [c.229]

Возможно, конечно, и такие попытки делались, построить иные, отличные от классической системы выводы и доказательства, исходящие из иначе сформулированного исходного постулата (или аксиомы) и на всех стадиях дающие совершенно общие положения, применимые для всех систем и процессов. Таким образом возникла проблема аксиоматики второго закона термодинамики. [c.109]

Классическое развитие второго закона термодинамики неразрывно связано с решением специальных технических проблем. Поэтому оно представляет удобную возможность для постановки аналогичных задач. Рассмотрим коротко две такие задачи. Как и в 4, ограничимся рассмотрением идеализированного случая полностью обратимых круговых процессов. [c.28]

Согласно классической теории ФП [14, 15] причиной возникновения того или иного упорядочения является изменение соотношения между вкладами внутренней энергии Е и энтропии 5 в свободную энергию Р=Е-Т8. Основным принципом статистической физики, вытекающим нз второго закона термодинамики, является минимальность таких термодинамических потенциалов, как свободная энергия, в состоянии равновесия. Поэтому в равновесии Р минимально относительно всех внутренних параметров системы, в частности относительно степени упорядоченности. Энтропия характеризует величину беспорядка, хаотичности в системе, и при переходе от неупорядоченной структуры к упорядоченной она уменьшается. В то же время энергия составляющих систему частиц минимальна при их упорядоченном, а не хаотическом расположении. Таким образом, в свободной энергии вклад слагаемого с внутренней энергией описывает тенденцию к упорядоченности, а энтропийного слагаемого -к неупорядоченности, и выбор системой равновесного состояния с минимальным / определяется конкуренцией между вкладами. С понижением температуры степень хаотичности и энтропия уменьшаются, вклад энтропийного слагаемого стремится к нулю, и свободная энергия определяется внутренне энергией Е. Поэтому при низких температурах все равновесные системы должны быть так или иначе упорядочены. Таким образом, необходимость тех или иных ФП упорядочения при понижении температуры следует нз общих законов термодинамики. Современной теории ФП предшествовала теория Л.Д Ландау. Основные положения теории Ландау [13] [c.22]

Действительно, развитие живых организмов сопровождается упорядочением вещества, составляющего организм. С точки зрения классической термодинамики это выглядит как самопроизвольное уменьшение энтропии живых систем и, конечно, явно противоречит второму закону термодинамики. Однако данное противоречие лишь кажущееся, поскольку увеличение энтропии определяет направление самопроизвольных процессов лишь для изолированных систем, а не открытых, какими являются живые организмы. В реальных условиях уменьшение обшей энтропии организмов при их развитии осуществляется при условии [c.297]

Классическая термодинамика, развитая во,второй половине XIX в., строилась именно на приведенных выше формулировках второго закона. Основной недостаток этих формулировок заключается в том, что они представляются несколько расплывчатыми, как бы неосязаемыми, не вскрывают физический смысл второго начала и пределы его приложимости. Остается неясным, каким образом можно придать второму началу математический характер, как им на деле воспользоваться для анализа явлений, для нахождения новых закономерностей и связи между различными физическими величинами. [c.90]

В классической термодинамике подобные опытные факты находят свое обобщение в виде второго закона термодинамики. Еще раз подчеркнем, что никакого доказательства здесь не требуется, термодинамика только использует и обобщает опыт, не объясняя его. [c.80]

Лежащая в основе книги классическая термодинамика изложена, естественно, на базе I, II и III законов термодинамики. Однако к ним добавлен еще и четвертый, позже появившийся так называемый нулевой закон. При изложении второго закона автор использовал наряду с классическими также и формулировку Каратеодори, наиболее, по мнению автора, логически строгую. [c.3]

Здесь использовались микрофизические представления для пояс нения различия между теплотой и работой они выходят за пределы классической термодинамики. Если же оставаться в этих пределах, то неравноценность форм передачи энергии в виде работы и теплоты устанавливается, как только что упоминалось, одним из наиболее фундаментальных законов естествознания — вторым законом термодинамики (см. гл. III). [c.25]

Этот принцип можно рассматривать как одну из формулировок второго закона термодинамики. Как показал Каратеодори, на его основе с помощью ему же принадлежащей математической теоремы можно построить термодинамику чисто логическим и математическим путем, не прибегая к дополнительным представлениям, В этой книге упоминаемый здесь путь не будет использован, так как он требует громоздкого математического аппарата. Однако мы намерены, во-первых, показать совместимость принципа адиабатической недостижимости с классическими формулировками Клаузиуса и Кельвина. Во-вторых, воспользоваться результатами, к которым этот принцип ведет . [c.70]

В связи со статистическим толкованием энтропии следует уделить некоторое внимание вопросу о так называемой тепловой смерти вселенной. Одному из основоположников классической термодинамики Р. Клаузиусу принадлежат следующие формулировки первого и второго законов термодинамики [c.191]

В действительности, второй закон термодинамики не имеет такого универсального характера, как первый закон термодинамики, поскольку само понятие необратимости относительно. Впервые это положение установил в своих классических работах Больцман, впоследствии его идеи были развиты и подтверждены Смолуховским. [c.54]

В классической формулировке второй закон термодинамики гласит, что существует абсолютная шкала температуры Т и экстенсивная функция 5 (р, V, Щ), называе- [c.435]

Исследования П. Гленсдорфа и И. Пригожина позволяют по-новому взглянуть на вопрос о соотношении между вторым законом термодинамики и биологическим эволюционным законом, которые при поверхностном рассмотрении кажутся взаимоисключающими. Теория деградации, каковой является классическая термодинамика, не может описать феномен жизни. Для этого нужна новая термодинамическая теория, содержащая возможность создания структуры в неравновесных условиях. Поэтому молекулярная теория эволюции М. Эйгена основывается именно на идеях нелинейной термодинамики П. Гленсдорфа и И. Пригожина. [c.6]

Чтобы достичь полноты изложения, в гл. 1—4 рассмотрен ряд важных результатов равновесной и линейной неравновесной термодинамики. Сюда включены законы сохранения, второй закон термодинамики, основные теоремы линейной неравновесной термодинамики (такие, как соотношения взаимности Онзагера, теорема о минимуме производства энтропии) и, наконец, классическая теория устойчивости Гиббса — Дюгема. Уровень изложения этих вопросов таков, что позволит читателю понять дальнейший материал, не обращаясь к другим источникам. [c.13]

Начнем с Лошмидта, сформулировавшего так называемый парадокс смешения . Этот парадокс бьш предложен Лошмидтом, как опровержение утверждения Больцмана об обязательном возрастании энтропии в ходе любого спонтанного процесса в изолированных ма-1фоскопических системах. Если в макроскопической газовой системе мгновенно изменить знаки векторов скоростей всех частиц на 180° ( отражение ), то в соответствии с уравнениями классической механики система начнет эволюционировать точно в обратном направлении. Если перед изменением знаков векторов скоростей система релаксиро-вала из некоторого неравновесного состояния, то после отражения она вернется в исходное неравновесное состояние. Это означает, что энтропия системы возрастет спонтанно в противоречии со статистической интерпретацией второго закона термодинамики по Больцману. Больцман не сумел достаточно убедительно возразить Лошмидту. Возможно, он мог бы сказать попробуйте . [c.43]

Для изолированных замкнутых систем deS=0, откуда следует классическая формула второго закона термодинамики [c.66]

Название мирок должно указывать на то, что второе начало классической термодинамики справедливо для материальных объектов с ограниченны.ми размерами. Это начало, да и закон термического равновесия, нельзя распространять на всю бесконечную Вселенную нельзя распространять даже на значительные области Вселенной, термодинамическое поведение которых в сильной степени определяется гравитационным полем (глава XV). [c.242]

Чтобы справиться с указанной трудностью, Онзагером была редложена термодинамика необратимых процессов, уже со-ержавшая и время, и пространство, и эффекты выделения еплоты трения в необратимых (неравновесных) процессах. Это был революционный шаг принципиальной важности. Однако теория Онзагера по-прежнему имеет в своей основе второй закон классической термодинамики, с помощью которого вводится понятие энтропии, справедливой только для состояния равновесия. Поэтому, строго говоря, применение термодинамики Онзагера ограничивается лишь процессами, бесконечно мало отклоняющимися от состояний равновесия. Это направление получило широкое развитие, особенно в рамках нидерландско-бельгийской школы термодинамика необратимых процессов стала именоваться термодинамикой неравновесных процессов, но фундамент ее не претерпел изменений. [c.4]

Как классические формулировки, так и принцип Каратеодори ведут к установлению важнейшего свойства системы — энтропии . Мы не будем в этом курсе рассматривать пути, которые ведут к убеж-деи1юсти в ее существовании. Один из них не очень строг, а другой, связанный с последним принципом, требует громоздких математических выкладок. Мы примем в виде постулата и основной формулировки Второго закона термодинамики следующее утверждение существует некоторое экстенсивное свойство системы 8, называемое энтропией, [c.71]

В. 50-е годы XIX в. наметилось более тесное сближение между физикой и химией. Этому способствовали атомистические представления, в частности кинетическая теория газов, оказавшая в дальнейшем огромное влияние на развитие физической химни. В химии же после классических работ А. Сент-Клер Девиля по термической диссоциации соединений изучение процессов и способов их осуществления выдвинулось на первый план. Развитие этого направления исследований привело к созданию химической статики и проникновению в химию первого, а затем второго закона термодинамики. Рассмотрение равновесных состояний как определенного аспекта химического процесса было той основой, на которой началось сближение между физикой и химией, прогрессивно углубляющееся с годами. [c.300]

Уделяя много внимания рассмотрению конкретных задач физической химии, автор не всегда строго подходит к отбору иллюстративного опытного материала. В ряде глав имеет место перегруженность деталями и сведениями, не столь уж нужными для понимания основной мысли автора. Это порой делает курс очень похожим на специальную монографию. Распределение материала по различным разделам весьма неравномерно, и его трудно признать вполне удачным. Так, например, положив в основу статистический метод ртзложеиия, Мелвин-Хьюз, с нашей точки зрения, впал в другую крайность — изложение классической термодинамики получилось слишком схематичным. В посвященной термодинамике главе не столько рассматриваются основы химической термодинамики, сколько просто перечисляются формулы и соотношения, в ней используемые. Так, второму закону термодинамики в ней отведена всего одна страница, и закон, по существу, не обсуж- [c.6]

Вариационный принцип всегда финалистичен. Так, согласно принципу наименьшего действия Гамильтона, вариация действия равна нулю, действие минимально. Цель механической системы состоит в ее наименьшем действии . Но, как показывает классическая механика, принцип Гамильтона эквивалентен уравнениям движения Лагранжа, в свою очередь следующих из второго закона Ньютона. Этот закон каузален, он описывает ускоренное движение как результат действия сил. Другие примеры финали-стически формулируемых законов физики принцип Ферма в оптике, принцип Ле Шателье в термодинамике, правило Ленца в электродинамике. Вариационный финализм сводится к каузальности. Число таких примеров неограниченно. [c.16]

Классическая работа Термодинамика и свободная энергия веществ , написанная в 1923 г. Льюисом и Ренделлом, по существу является первой полной математической формулировкой химической термодинамики. Поколения студентов изучали эту интересную книгу и убеждались в полезности приведенных там соотношений для решения технических проблем. Одной из двух значительных работ, опубликованных после 1923 г,, было экспериментальное подтверждение третьего закона, выполненное Джиоком и его учениками. Другим исследованием явилась разработка методов статистической механики для расчета термодинамических свойств идеального газа на основании первого и второго законов термодинамики. Сейчас нет никаких сомнений в том, что величины свободных энергий, полученные из термических данных и статистических методов расчета, можно с уверенностью использовать для предсказания состояния равновесия в системах. Тем не менее широкое применение термодинамики в органической химии до настоящего времени тормозилось двумя факторами. Использование неточных литературных данных или непонимание ограничений, налагаемых термодинамикой, вело к тому, что некоторые термодинамические выводы не соответствовали экспериментальным результатам. Это в свою очередь вызывало определенное недоверие к тем общим выводам, которые были сделаны на основе термодинамики. Другой причиной, ограничивающей применение термодинамического подхода к проблемам органической химии, являлся недостаток доступных численных значений свободных энергий. Данные но химической термодинамике настолько рассеяны в научной литературе, что без сводных таблиц было крайне трудно работать термохимикам, занимающимся практическими расчетами. Наряду с этим выявилась скудность данных для органических соединений, что было впервые отмечено Парксом и Хаффманом еще в 1932 г. в их оригинальной монографии Свободные энергии органических соединений . В этой очень полезной книге были полностью учтены оба отмеченных выше фактора. [c.13]

Обсуждая проблему адекватного применения второго закона к биологическим системам, МакКлэйр указал, что с помощью классической равновесной термодинамики энтропия является макроскопической функцией состояния системы. Изменение энтропии определяет направление спонтанных необратимых п юцессов во всей системе. С другой стороны, благодаря обратимости физических процессов на микроскопическом уровне, энтропия не может быть характеристической функцией молекул на микроскопическом уровне (см. также обсуждение парадокса Лошмидта в разделе 3.4) Это может означать. [c.85]

В 50-е годы XIX в. почти одновременно были открыты второе начало термодинамики и законы биологической эволюции. Суть термодинамики была с предельной четкостью выражена Клаузиусом Энергия мира постоянна. Энтропия мира стремится к максимуму . Основные законы биологической эволюции были сформулированы в знаменитой книге Дарвина О происхождении видов . В последующих исследованиях очень скоро стал ясен фундаментальный характер понятия эволюции для науки о жизни. Оказалось, что законы эволюции раскрываются как в процессе возникновения жизни, так и в развитии человеческого зародыша, становлении видов и экологических сообществ. Однако во второй половине XIX в. оставался по существу открытым вопрос о совместимости классической (универсальной ) термодинамики и представления о временной эволюции как о спонтанном образовании все более сложных структур. В самом деле, согласно принципам классической термодинамики энтропия всякой замкнутой системы возрастает со временем и достигает своего максимального значения, когда система приходит в состояние теплового равновесия, т. е., будучи предоставленной самой себе, система всегда стремится достичь состояния с минимальной степенью упорядоченности, допускаемой начальными условиями. Кажется, что это противоречит возможности непрекращающегося процесса струк-турообразования. [c.4]

Классический метод сопоставления тепла различных потенциалов базируется на втором законе термодинамики и оценивает тепловую энергию по работоспособности, т. е. превратимой части тепла [149]. [c.153]

Свойство 5, как известно, называется энтропией. Смысл соотношений (5.1) и (5.2), введенных Клаузиусом и являющихся математическим выражением второго закона термодинамики, заключается в том, что приращение энтропии может быть или равно приведенной теплоте (для равновесно-обратимых процессов), или больше ее (для процессов неравновесных). Таким образом, энтропия связана, с одной стороны, с теплообменом, а с другой — с необратимостью. В этом заключена известная двойственность энтропии, безусловно, затрудняющая на первых порах понимание физического смысла этой важнейшей термодинамической функции. Однако, как выясняется, именно эта дуалистичность помогает в дальнейшем пониманию энтропии, но уже не с классических позиций Клаузиуса, а с точки зрения развитой позже молекулярной статистики. [c.91]

Применение функций Ляпунова к данной проблеме имеет связь с использованием классической термодинамики, так как функция Ляпунова, избыток энтропии (5—5равн), связана со вторым законом термодинамики. Возьмем наиболее удачную формулировку второго закона, а именно аксиоматическую формулировку, данную Каратеодори [25]. Аксиома Каратеодори гласит Вблизи каждой точки Р в пространстве, определяемом уравнением состояния, имеется некоторая точка р, недосягаемая для Р при любом адиабатическом процессе . Это равио-сильно утверждению, что Р и О принадлежат к различным эквивалентным классам [26] и, конечно, существует некоторая функция 5, которая определяет эти эквивалентные классы. Функциональная форма функций Ляпунова, определяемая классической термодинамикой, выводится из первого закона. [c.228]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология